2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)專題強化十三電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題學(xué)案練習(xí)

1、2019 年高考物理一輪復(fù)習(xí)第十章電磁感應(yīng)專題強化十三電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題學(xué)案練習(xí)專題解讀 1. 本專題是動力學(xué)觀點和能量觀點在電磁感應(yīng)中的綜合應(yīng)用，高考常以計算題的形式命題2學(xué)好本專題，可以極大培養(yǎng)同學(xué)們的分析能力、推理能力和規(guī)范表達(dá)的能力，針對性的專題強化，可以提升同學(xué)們解決電磁感應(yīng)問題中最難問題的信心3用到的知識有：法拉第電磁感應(yīng)定律、楞次定律、牛頓運動定律、共點力的平衡條件、動能定理、焦耳定律、能量守恒定律等命題點一電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1題型簡述：感應(yīng)電流在磁場中受到安培力的作用，因此電磁感應(yīng)問題往往跟力學(xué)問題聯(lián)系在一起解決這類問題需要綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律( 法拉第電磁感應(yīng)定

2、律、楞次定律) 及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律( 共點力的平衡條件、牛頓運動定律、動能定理等) 2兩種狀態(tài)及處理方法狀態(tài)特征處理方法平衡態(tài)加速度為零根據(jù)平衡條件列式分析非平衡態(tài)加速度不為零根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系進(jìn)行分析3. 動態(tài)分析的基本思路解決這類問題的關(guān)鍵是通過運動狀態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加速度最大值或最小值的條件具體思路如下：E BlvEFBIl導(dǎo)體受外力運動 感應(yīng)電動勢R r感應(yīng)電流 F合 ma導(dǎo)體受安培力 合力變化 加速度變化 速度變化 臨界狀態(tài)例 1(2016 ·全國· 25) 如圖1，兩條相距l(xiāng) 的光滑平行金屬導(dǎo)軌位于同一水平面( 紙

3、面 )內(nèi)，其左端接一阻值為R 的電阻；一與導(dǎo)軌垂直的金屬棒置于兩導(dǎo)軌上；在電阻、導(dǎo)軌和1/25金屬棒中間有一面積為S 的區(qū)域，區(qū)域中存在垂直于紙面向里的均勻磁場，磁感應(yīng)強度大小1隨時間t的變化關(guān)系為1kt，式中k為常量；在金屬棒右側(cè)還有一勻強磁場區(qū)域，BB區(qū)域左邊界MN( 虛線 ) 與導(dǎo)軌垂直，磁場的磁感應(yīng)強度大小為B ，方向也垂直于紙面向0里某時刻，金屬棒在一外加水平恒力的作用下從靜止開始向右運動，在t 0 時刻恰好以速度 v0 越過 MN，此后向右做勻速運動金屬棒與導(dǎo)軌始終相互垂直并接觸良好，它們的電阻均忽略不計求：圖 1(1) 在 t 0 到 t t 0 時間間隔內(nèi)，流過電阻的電荷量的絕

4、對值；(2) 在時刻 t ( t >t 0) 穿過回路的總磁通量和金屬棒所受外加水平恒力的大小kt 0S答案(1)RB l0(2)B0lv 0( t t 0) kSt( B0lv 0 kS) R解析(1) 在金屬棒未越過之前，穿過回路的磁通量的變化量為 tSMNBS k由法拉第電磁感應(yīng)定律有EtE由歐姆定律得I R由電流的定義得I qt聯(lián)立式得|q| kStR由式得，在t 0 到 t t0 的時間間隔內(nèi)即t t 0，流過電阻 R的電荷量 q 的絕對值為| | kt 0SqR(2) 當(dāng)t>0 時，金屬棒已越過. 由于金屬棒在右側(cè)做勻速運動，有tMNMN2/25FF 安式中， F 是外

5、加水平恒力，F(xiàn) 安是金屬棒受到的安培力設(shè)此時回路中的電流為I ，F(xiàn)安 BlI0此時金屬棒與MN之間的距離為 s v0( t t 0)勻強磁場穿過回路的磁通量為 B0ls回路的總磁通量為t ?其中 B1S ktS?由 ? 式得，在時刻t ( t >t ) ，穿過回路的總磁通量為 B lv( t t ) kSt ?0t000在 t到 tt 的時間間隔內(nèi)，總磁通量的改變量 t 為 t ( Blv kS)t?00由法拉第電磁感應(yīng)定律得，回路感應(yīng)電動勢的大小為t t?EtEt由歐姆定律得I R?B0l聯(lián)立 ? ? ? 式得 F ( B0lv 0kS) R .1.( 多選 ) 如圖 2 所示，兩根足

6、夠長、電阻不計且相距L 0.2m 的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角 37°的絕緣斜面上，頂端接有一盞額定電壓U4V 的小燈泡，兩導(dǎo)軌間有一磁感應(yīng)強度大小 B 5T、方向垂直斜面向上的勻強磁場今將一根長為L、質(zhì)量為m 0.2kg 、電阻 r 1.0 的金屬棒垂直于導(dǎo)軌放置在頂端附近無初速度釋放，金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù) 0.25 ，已知金屬棒下滑到速度穩(wěn)定時，小燈泡恰能正常發(fā)光，重力加速度g 取 10m/s 2， sin3 7° 0.6 ，cos37° 0.8 ，則 ()圖 2A金屬棒剛開始運動時的加速度大小為3m/s2B金屬棒剛開始運動時的加速度大

7、小為4m/s23/25C金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為9.6m/sD金屬棒穩(wěn)定下滑時的速度大小為4.8m/s答案BD解析金屬棒剛開始運動時初速度為零，不受安培力作用，由牛頓第二定律得mgsin cos ，代入數(shù)據(jù)得 4m/s2，故選項 A 錯誤， B 正確；設(shè)金屬棒穩(wěn)定下滑時速度mgmaa為 v，感應(yīng)電動勢為E，回路中的電流為 I ，由平衡條件得mgsin BIL mgcos ，由E U閉合電路歐姆定律得I r，由法拉第電磁感應(yīng)定律得E BLv，聯(lián)立解得v 4.8m/s ，故選項 C 錯誤， D 正確2(2016 ·全國· 24) 如圖3，水平面 ( 紙面 ) 內(nèi)間距為 l

8、的平行金屬導(dǎo)軌間接一電阻，質(zhì)量為 m、長度為 l的金屬桿置于導(dǎo)軌上 t 0時，金屬桿在水平向右、大小為F 的恒定拉力作用下由靜止開始運動t 0 時刻，金屬桿進(jìn)入磁感應(yīng)強度大小為B、方向垂直于紙面向里的勻強磁場區(qū)域，且在磁場中恰好能保持勻速運動桿與導(dǎo)軌的電阻均忽略不計，兩者始終保持垂直且接觸良好，兩者之間的動摩擦因數(shù)為 . 重力加速度大小為. 求：g圖 3(1) 金屬桿在磁場中運動時產(chǎn)生的電動勢的大小；(2) 電阻的阻值22答案(1)Blt 0(F g)(2) B lt0mm解析(1)設(shè)金屬桿進(jìn)入磁場前的加速度大小為a，由牛頓第二定律得F mg ma設(shè)金屬桿到達(dá)磁場左邊界時的速度為v，由運動學(xué)公

9、式有 vat 0當(dāng)金屬桿以速度v 在磁場中運動時，由法拉第電磁感應(yīng)定律知產(chǎn)生的電動勢為E Blv 聯(lián)立式可得E Blt 0( F g)m(2) 設(shè)金屬桿在磁場區(qū)域中勻速運動時，金屬桿中的電流為I ，根據(jù)歐姆定律EI R4/25式中 R為電阻的阻值金屬桿所受的安培力為F 安 BlI因金屬桿做勻速運動，有F mg F 安 0B2l 2t 0聯(lián)立式得Rm .命題點二電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題1題型簡述：電磁感應(yīng)過程的實質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過程，而能量的轉(zhuǎn)化是通過安培力做功來實現(xiàn)的安培力做功的過程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過程；外力克服安培力做功的過程，則是其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程2解題的

10、一般步驟(1) 確定研究對象 ( 導(dǎo)體棒或回路 ) ；(2) 弄清電磁感應(yīng)過程中，哪些力做功，哪些形式的能量相互轉(zhuǎn)化；(3) 根據(jù)能量守恒定律或功能關(guān)系列式求解3求解電能應(yīng)分清兩類情況(1) 若回路中電流恒定，可以利用電路結(jié)構(gòu)及WUIt 或 Q I 2Rt 直接進(jìn)行計算(2) 若電流變化，則利用安培力做功求解：電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；利用能量守恒求解：若只有電能與機械能的轉(zhuǎn)化，則減少的機械能等于產(chǎn)生的電能例 2如圖 4 甲，在水平桌面上固定著兩根相距L 20cm、相互平行的無電阻軌道P、 Q，軌道一端固定一根電阻R 0.02 的導(dǎo)體棒a，軌道上橫置一根質(zhì)量m 40g、電阻可

11、忽略不計的金屬棒b，兩棒相距也為L 20cm. 該軌道平面處在磁感應(yīng)強度大小可以調(diào)節(jié)的豎直向上的勻強磁場中開始時，磁感應(yīng)強度B0 0.1T 設(shè)棒與軌道間的最大靜摩擦力等于滑2動摩擦力， g 取 10m/s .圖 4(1) 若保持磁感應(yīng)強度B0 的大小不變，從t 0 時刻開始，給b 棒施加一個水平向右的拉5/25力，使它由靜止開始做勻加速直線運動此拉力F 的大小隨時間t變化關(guān)系如圖乙所示求 b 棒做勻加速運動的加速度及b 棒與軌道間的滑動摩擦力；(2) 若從 t 0 開始，磁感應(yīng)強度B 隨時間 t 按圖丙中圖象所示的規(guī)律變化，求在金屬棒b開始運動前，這個裝置釋放的熱量勻加速直線運動；金屬棒b 開

12、始運動前答案(1)5m/s20.2N(2)0.036J解析(1) F安B IL0E B0LvEB0LvIR Rv at22B0L a所以 F安 Rt當(dāng) b 棒勻加速運動時，根據(jù)牛頓第二定律有 f F安maF F22聯(lián)立可得 f 0B L amaFFR t由圖象可得：當(dāng)t 0 時， F0.4N ，當(dāng) t 1s 時， F 0.5N.代入式，可解得a 5m/s 2， Ff 0.2N.(2) 當(dāng)磁感應(yīng)強度均勻增大時，閉合電路中有恒定的感應(yīng)電流I ，以 b 棒為研究對象，它受到的安培力逐漸增大，靜摩擦力也隨之增大，當(dāng)磁感應(yīng)強度增大到b 所受安培力F 安與最大靜摩擦力Ff 相等時開始滑動感應(yīng)電動勢EBL2

13、 0.02VtEIR 1A棒 b 將要運動時，有F 安 Bt I L Ff所以 Bt 1T，根據(jù) Bt B0Btt得 t 1.8s ，回路中產(chǎn)生的焦耳熱為QI 2Rt 0.036J.能量轉(zhuǎn)化問題的分析程序：先電后力再能量6/253. 小明設(shè)計的電磁健身器的簡化裝置如圖5 所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng) 0.50m，傾角 53°，導(dǎo)軌上端串接一個R 0.05 的電阻在導(dǎo)軌間長d0.56m 的區(qū)域內(nèi)，存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B 2.0T 質(zhì)量m 4.0kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上，用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連 CD 棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距 s 0.

14、24m一位健身者用恒力F80N 拉動 GH桿， CD棒由靜止開始運動，上升過程中 CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直當(dāng)CD棒到達(dá)磁場上邊界時健身者松手，觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置( 重力加速度g 10m/s2，sin53 ° 0.8 ，不計其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量 ) 求：圖 5(1) CD棒進(jìn)入磁場時速度 v 的大??；(2) CD棒進(jìn)入磁場時所受的安培力 FA 的大??；(3) 在拉升 CD棒的過程中，健身者所做的功W和電阻產(chǎn)生的焦耳熱 Q.答案(1)2.4m/s(2)48N(3)64J26.88J7/25解析(1) 由牛頓第二定律得aF mgsin 12m/s2m進(jìn)入磁場時

15、的速度v2as 2.4m/s(2) 感應(yīng)電動勢 E BlvBlv感應(yīng)電流 I R安培力 FA IBlBl 2v代入得 FAR 48N(3) 健身者做功 W F( s d) 64JF mgsin FA 0CD棒在磁場區(qū)做勻速運動d在磁場中運動時間 t v焦耳熱 QI 2Rt 26.88J.4如圖 6 所示，兩根足夠長的平行金屬導(dǎo)軌固定在傾角 30°的斜面上，導(dǎo)軌電阻不計，間距 L 0.4m，導(dǎo)軌所在空間被分成區(qū)域和，兩區(qū)域的邊界與斜面的交線為MN.中的勻強磁場方向垂直斜面向下，中的勻強磁場方向垂直斜面向上，兩磁場的磁感應(yīng)強度大小均為 0.5T 在區(qū)域中，將質(zhì)量1 0.1kg 、電阻1

16、0.1 的金屬條ab放在導(dǎo)BmR軌上， ab 剛好不下滑然后，在區(qū)域中將質(zhì)量m2 0.4kg 、電阻 R2 0.1 的光滑導(dǎo)體棒cd 置于導(dǎo)軌上，由靜止開始下滑cd 在滑動過程中始終處于區(qū)域的磁場中，ab、 cd 始終與導(dǎo)軌垂直且兩端與導(dǎo)軌保持良好接觸，取10m/s 2，問：g圖 6(1) cd 下滑的過程中， ab 中的電流方向；(2) ab 剛要向上滑動時， cd 的速度 v 為多大；(3) 從 cd 開始下滑到ab 剛要向上滑動的過程中，cd 滑動的距離x 3.8m，此過程中ab 上產(chǎn)生的熱量Q是多少答案(1) 由 a 流向 b(2)5m/s(3)1.3J8/25解析(1) 由右手定則可

17、判斷出cd 中的電流方向為由 d 到 c，則 ab 中電流方向為由a 流向b.(2) 開始放置時 ab 剛好不下滑， ab 所受摩擦力為最大靜摩擦力，設(shè)其為Fmax，有 Fmax1mgsin 設(shè)ab剛要上滑時，cd棒的感應(yīng)電動勢為，由法拉第電磁感應(yīng)定律有BLvEE設(shè)電路中的感應(yīng)電流為I ，由閉合電路歐姆定律有EI12R R設(shè) ab 所受安培力為F 安，有 F 安BIL此時 ab 受到的最大靜摩擦力方向沿斜面向下，由平衡條件有F 安 m1gsin Fmax綜合式，代入數(shù)據(jù)解得v 5m/s(3) 設(shè) cd 棒運動過程中在電路中產(chǎn)生的總熱量為Q總，由能量守恒定律有m2gxsin Q總 122m2vR

18、1又 QQ總 ，解得 Q 1.3JR1 R2題組 1電磁感應(yīng)中的動力學(xué)問題1(2016 ·全國· 24) 如圖1，兩固定的絕緣斜面傾角均為 ，上沿相連兩細(xì)金屬棒ab( 僅標(biāo)出 a 端 ) 和 cd( 僅標(biāo)出 c 端 ) 長度均為 L，質(zhì)量分別為2m和 m；用兩根不可伸長的柔軟輕導(dǎo)線將它們連成閉合回路abdca，并通過固定在斜面上沿的兩光滑絕緣小定滑輪跨放在斜面上，使兩金屬棒水平右斜面上存在勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于9/25斜面向上，已知兩根導(dǎo)線剛好不在磁場中，回路電阻為R，兩金屬棒與斜面間的動摩擦因數(shù)均為 ，重力加速度大小為，已知金屬棒ab勻速下滑求：g圖 1

19、(1) 作用在金屬棒 ab 上的安培力的大??；(2) 金屬棒運動速度的大小答案(1) mg(sin 3 cos )mgR(2)(sin 3 cos ) B2L2解析 (1) 由于、cd棒被平行于斜面的導(dǎo)線相連，故、cd速度總是相等，cd也做勻abab速直線運動設(shè)導(dǎo)線的張力的大小為FT，右斜面對 ab 棒的支持力的大小為FN1，作用在 ab棒上的安培力的大小為，左斜面對cd棒的支持力大小為N2，對于ab棒，受力分析如圖FF甲所示，由力的平衡條件得甲乙2mgsin FN1 FT FFN1 2mgcos 對于 cd 棒，受力分析如圖乙所示，由力的平衡條件得mgsin FN2 FT FTFN2 mgc

20、os 聯(lián)立式得：F mg(sin 3cos )(2) 設(shè)金屬棒運動速度大小為v， ab 棒上的感應(yīng)電動勢為E BLv10/25E回路中電流I R安培力 FBIL聯(lián)立得：mgRv (sin 3 cos ) B2L2.2如圖2 所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌傾斜放置且固定，兩導(dǎo)軌間距為L，與水平面間的夾角為 ，導(dǎo)軌下端有垂直于軌道的擋板，上端連接一個阻值R 2r 的電阻，整個裝置處在磁感應(yīng)強度為B、方向垂直導(dǎo)軌向上的勻強磁場中，兩根相同的金屬棒ab、 cd 放在導(dǎo)軌下端，其中棒ab 靠在擋板上，棒cd 在沿導(dǎo)軌平面向上的拉力作用下，由靜止開始沿導(dǎo)軌向上做加速度為a 的勻加速運動已知每根金屬棒質(zhì)量為m、電

21、阻為r ，導(dǎo)軌電阻不計，棒與導(dǎo)軌始終接觸良好求：圖 2(1) 經(jīng)多長時間棒 ab 對擋板的壓力變?yōu)榱悖?2)棒 ab 對擋板壓力為零時，電阻R的電功率；(3)棒 ab 運動前，拉力F 隨時間 t的變化關(guān)系5sin 22 sin2mgrmg r答案 (1)2B2L2a(2)2B2 L2(3)F m( gsin a) 3B2L2at5r解析(1) 棒 ab 對擋板的壓力為零時，受力分析可得BIab Lmgsin 設(shè)經(jīng)時間 t 0 棒 ab 對擋板的壓力為零，棒cd 產(chǎn)生的電動勢為E，則E BLat0EI r R外11/25Rr2R外 R r 3rRIab R rI解得 t5mgrsin 2B2L2

22、a0(2) 棒 ab 對擋板壓力為零時， cd 兩端電壓為Ucd E Irmgrsin 解得 UcdBL此時電阻 R的電功率為2 UcdPR222mg r sin解得 P2B2L2(3) 對 cd 棒，由牛頓第二定律得F BI Lmgsin maEI r R外E BLat223B L a解得 F m( gsin a) t .5r題組 2電磁感應(yīng)中的動力學(xué)和能量問題3. 如圖 3 所示，兩根相距 L 1m 的足夠長的光滑金屬導(dǎo)軌，一組導(dǎo)軌水平，另一組導(dǎo)軌與水平面成37°角，拐角處連接一阻值R1 的電阻質(zhì)量均為m 2kg 的金屬細(xì)桿ab、 cd與導(dǎo)軌垂直接觸形成閉合回路，導(dǎo)軌電阻不計，兩

23、桿的電阻均為R 1 . 整個裝置處于磁感應(yīng)強度大小B1T、方向垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場中當(dāng)ab 桿在平行于水平導(dǎo)軌的拉力作用下沿導(dǎo)軌向右勻速運動時，cd 桿靜止 g 10m/s2，sin37 ° 0.6 ，cos37° 0.8 ，求：圖 312/25(1) 水平拉力的功率；(2) 現(xiàn)讓 cd 桿靜止，求撤去拉力后 ab 桿產(chǎn)生的焦耳熱答案 (1)864W (2)864J解析 (1) cd 桿靜止，由平衡條件可得mgsin BIL ，解得 I 12ABLv由閉合電路歐姆定律得2I R，得 v 36m/sR 2水平拉力 F 2BIL 24N，水平拉力的功率P Fv 864W(2

24、) 撤去外力后 ab 桿在安培力作用下做減速運動，安培力做負(fù)功，先將棒的動能轉(zhuǎn)化為電能，再通過電流做功將電能轉(zhuǎn)化為整個電路產(chǎn)生的焦耳熱，即焦耳熱等于桿的動能的減小12量，有 QEk 2mv 1296J2322而 Q I · 2R· t ， ab 桿產(chǎn)生的焦耳熱Q I ·R· t ，所以 Q 3Q 864J.?思維建模能力的培養(yǎng)?圖象應(yīng)用能力的培養(yǎng)1“桿導(dǎo)軌”模型是電磁感應(yīng)問題高考命題的“基本道具”，也是高考的熱點，考查的知識點多，題目的綜合性強，物理情景變化空間大，是我們復(fù)習(xí)中的難點“桿導(dǎo)軌”模型又分為“單桿”型和“雙桿”型( “單桿”型為重點) ；導(dǎo)軌

25、放置方式可分為水平、豎直和傾斜；桿的運動狀態(tài)可分為勻速、勻變速、非勻變速運動等2該模型的解題思路(1) 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律求感應(yīng)電動勢的大小和方向；(2) 求回路中的電流大??；(3) 分析研究導(dǎo)體受力情況 ( 包含安培力，用左手定則確定其方向) ；(4) 列動力學(xué)方程或平衡方程求解例 1如圖 1 甲所示，兩根足夠長平行金屬導(dǎo)軌MN、 PQ相距為 L，導(dǎo)軌平面與水平面夾角為 ，金屬棒ab 垂直于 MN、PQ放置在導(dǎo)軌上，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，金屬棒的質(zhì)量為m. 導(dǎo)軌處于勻強磁場中，磁場的方向垂直于導(dǎo)軌平面向上，磁感應(yīng)強度大小為B. 金屬導(dǎo)軌13/25的上端與開關(guān)S、定值電阻R1 和電

26、阻箱R2 相連不計一切摩擦，不計導(dǎo)軌、金屬棒的電阻，重力加速度為g. 現(xiàn)在閉合開關(guān)S，將金屬棒由靜止釋放圖 1(1) 判斷金屬棒 ab 中電流的方向；(2) 若電阻箱 R 接入電路的阻值為0，當(dāng)金屬棒下降高度為h 時，速度為v，求此過程中定2值電阻上產(chǎn)生的焦耳熱；Q(3) 當(dāng) B 0.40T ， L 0.50m， 37°時，金屬棒能達(dá)到的最大速度vm隨電阻箱 R2 阻值的變化關(guān)系，如圖乙所示取g 10m/s2，sin37 ° 0.60 ，cos37° 0.80.求 R1 的阻值和金屬棒的質(zhì)量 .m答案(1) a(2)1 2(3)2.0 0.1kgbmgh2mv解析

27、(1) 由右手定則可知，金屬棒ab 中的電流方向為由b 到 a.(2) 由能量守恒定律知，金屬棒減少的重力勢能等于增加的動能和電路中產(chǎn)生的焦耳熱，即12mgh 2mv Q12則 Q mgh 2mv.(3) 金屬棒達(dá)到最大速度vm時，切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：E BLvmE由閉合電路的歐姆定律得：I R1 R2從 b 端向 a 端看，金屬棒受力如圖所示金屬棒達(dá)到最大速度時，滿足：mgsin BIL 0mgsin 由以上三式得vmB2L2 ( R2 R1)14/25由圖乙可知：斜率k60 30 11 1 12m·s · 15m·s · ，縱軸截距 v 30

28、m/smgsin mgsin 所以22122kB LR v，B L1 ，解得 R2.0m 0.1kg.解決此類問題要抓住三點1桿的穩(wěn)定狀態(tài)一般是勻速運動( 達(dá)到最大速度或最小速度，此時合力為零) ；2整個電路產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功；3電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵從能量守恒定律分析電磁感應(yīng)圖象問題的思路例 2如圖2，矩形閉合導(dǎo)體線框在勻強磁場上方，由不同高度靜止釋放，用t 1、 t 2 分別表示線框ab 邊和 cd 邊剛進(jìn)入磁場的時刻線框下落過程形狀不變，ab 邊始終保持與磁場水平邊界線OO平行，線框平面與磁場方向垂直設(shè)OO下方磁場區(qū)域足夠大，不計空氣的影響，則下列哪一個圖象不可能反映線框下落過程中

29、速度v 隨時間 t 變化的規(guī)律 ()圖 215/25答案A解析線框在01 這段時間內(nèi)做自由落體運動，t圖象為過原點的傾斜直線，t2 之后tv線框完全進(jìn)入磁場區(qū)域中，無感應(yīng)電流，線框不受安培力，只受重力，線框做勻加速直線運動， v t圖象為傾斜直線t 1 t 2 這段時間線框受到安培力作用，線框的運動類型只有三種，即可能為勻速直線運動、也可能為加速度逐漸減小的加速直線運動，還可能為加速度逐漸減小的減速直線運動，而A 選項中，線框做加速度逐漸增大的減速直線運動是不可能的，故不可能的v t 圖象為 A 選項中的圖象45 分鐘章末驗收卷一、單項選擇題1圖 1 甲是法拉第于1831 年發(fā)明的人類歷史上第

30、一臺發(fā)電機圓盤發(fā)電機圖乙為其示意圖，銅盤安裝在水平的銅軸上，磁感線垂直穿過銅盤；兩塊銅片M、N 分別與銅軸和銅盤邊緣接觸，勻速轉(zhuǎn)動銅盤，電阻R就有電流通過則下列說法正確的是()圖 1A回路中恒定電流的大小與銅盤轉(zhuǎn)速無關(guān)B回路中有大小和方向都做周期性變化的渦流C回路中電流方向不變，從M經(jīng)導(dǎo)線流進(jìn)電阻R，再從 N流向銅盤D銅盤繞銅軸轉(zhuǎn)動時，沿半徑方向上的金屬“條”切割磁感線，產(chǎn)生電動勢答案D16/25解析圓盤發(fā)電機的圓盤可看做無數(shù)條沿半徑方向的金屬“條”，轉(zhuǎn)動切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢， D 項正確；金屬“條”相互并聯(lián)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢與一條金屬“條”轉(zhuǎn)動切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，即1 2E2BL，

31、可見感應(yīng)電動勢大小不變，回路總電阻不變，由E閉合回路歐姆定律得I R，故回路中電流大小恒定，且與銅盤轉(zhuǎn)速有關(guān)，A、 B 項錯；由右手定則可知，回路中電流方向是自下而上通過電阻R， C項錯2下列沒有利用渦流的是()A金屬探測器B變壓器中用互相絕緣的硅鋼片疊成鐵芯C用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐D磁電式儀表的線圈用鋁框做骨架答案B解析金屬探測器、冶煉爐都是利用渦流現(xiàn)象工作的，磁電式儀表利用渦流能讓指針快速穩(wěn)定，也是利用渦流現(xiàn)象，變壓器中的硅鋼片是為了防止渦流產(chǎn)生鐵損3. 如圖 2 所示電路中，A、 B、 C 為完全相同的三個燈泡，L 是一直流電阻不可忽略的電感線圈 a、 b 為線圈 L 的左右兩端點，

32、原來開關(guān)S 是閉合的，三個燈泡亮度相同將開關(guān)S 斷開后，下列說法正確的是()圖 2A a 點電勢高于b 點， A 燈閃亮后緩慢熄滅B a 點電勢低于b 點， B、 C 燈閃亮后緩慢熄滅C a 點電勢高于b 點， B、 C 燈閃亮后緩慢熄滅D a 點電勢低于b 點， B、 C 燈不會閃亮只是緩慢熄滅答案D解析電路穩(wěn)定時，三個完全相同的燈泡亮度相同，說明流經(jīng)三個燈泡的電流相等某時刻將開關(guān)S 斷開，流經(jīng)電感線圈的磁通量減小，其發(fā)生自感現(xiàn)象，相當(dāng)于電源，產(chǎn)生和原電流方向相同的感應(yīng)電流，故a 點電勢低于b 點電勢，三個燈不會閃亮只是緩慢熄滅，選項 D正確17/254如圖 3 所示，等腰三角形內(nèi)分布有垂直

33、于紙面向外的勻強磁場，它的底邊在x 軸上且長為2，高為，紙面內(nèi)一邊長為L的正方形導(dǎo)線框沿x軸正方向做勻速直線運動穿過勻強LL磁場區(qū)域，在t 0 時刻恰好位于如圖所示的位置，以順時針方向為導(dǎo)線框中電流的正方向，下面四幅圖中能夠正確表示導(dǎo)線框中的電流位移( I x) 關(guān)系的是 ()圖 3答案B解析位移在 0 L 過程，磁通量增大，由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向為順時針方向，為正BlvBv值 I R ， l x，則 I Rx；位移在 L 2L 過程：磁通量先增大后減小，由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向先為順時針方向，為正值，后為逆時針方向，為負(fù)值；位移在2L 3過L程：磁通量減小，由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向為

34、逆時針方向，為負(fù)值，BvL x) I (3R5如圖 4 甲，光滑平行且足夠長的金屬導(dǎo)軌ab、 cd 所在平面與水平面成 角， b、c 兩端接有阻值為R的定值電阻阻值為r的金屬棒垂直導(dǎo)軌放置，其他部分電阻不計整PQ個裝置處在磁感應(yīng)強度為B 的勻強磁場中，磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向上從t 0時刻開始，棒受到一個平行于導(dǎo)軌向上的外力F 作用，由靜止開始沿導(dǎo)軌向上運動，運動中棒始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，通過R 的感應(yīng)電流隨時間t 變化的圖象如圖乙所示下面分別給出了穿過回路PQcb的磁通量 、磁通量的變化率 、電阻 R 兩端的電勢差 U 和通過t棒上某橫截面的總電荷量q 隨運動時間t 變化的圖象，其中正確的

35、是()18/25圖 4答案B解析由于產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是逐漸增大的，而圖象A 描述磁通量與時間關(guān)系中斜率不變，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢不變，A 錯誤；回路中的感應(yīng)電動勢為：E，感應(yīng)電流為I tER r R r勻增大，電阻，由題圖乙可知：Ikt，故有： ()，所以圖象B 正確；I均tkRrttR兩端的電勢差UIR ktR，則知U 與時間 t成正比， C 錯誤；通過金屬棒的電荷量為： q I t 1kt 2，故有 q t 圖象為拋物線，并非過原點的直線，D錯誤26. 如圖 5 所示，虛線兩側(cè)的磁感應(yīng)強度大小均為B，方向相反，電阻為R 的導(dǎo)線彎成頂角為 90°，半徑為r 的兩個扇形組成的回路，O 為

36、圓心，整個回路可繞O點轉(zhuǎn)動若由圖示的位置開始沿順時針方向以角速度 轉(zhuǎn)動，則在一個周期內(nèi)電路消耗的電能為()圖 5 B2 r 4B.2B2 r 4A.RR4 B2 r 4D.8B2 r 4C.RR答案C解析從圖示位置開始計時，在一個周期內(nèi)，在TT3內(nèi)沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，在T0、4T42T T3T T314 2， 4T T 內(nèi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，在4 2， 4T T 內(nèi)線框產(chǎn)生的總的感應(yīng)電動勢E4×219/2522E2T，解得Q 4B24Br 2Br ，則在一周期內(nèi)電路釋放的電能為· ，T2 r， CQR2R項正確7隨著科技的不斷發(fā)展，無線充電已經(jīng)進(jìn)入人們的生活某品牌手機的無線充電原理如圖6 所示關(guān)于無線充電，下列說法正確的是()圖 6A充電底座中的發(fā)射線圈將磁場能轉(zhuǎn)化為電能B充電底座可以直接使用直流電源實現(xiàn)對手機的無線充電C接收線圈中交變電流的頻率與發(fā)射線圈中交變電流的頻率相同D無線充電時手機接收線圈利用“電流的磁效應(yīng)”獲取電能答案C解析發(fā)射線圈中通入交變電流，交變電流周圍形成交變磁場，交變磁場又形成交變電場，從而在接收線圈形成交變電流發(fā)射線圈是將電能轉(zhuǎn)化為磁場能，接收線圈是將磁場能轉(zhuǎn)化為電能，A 錯誤；直流電周圍形成恒定的磁場，恒定的磁場